JPH0716080U - 微流量調整弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 微流量調整を正確に行いうるように構成して
おくことができる微流量調整弁を提供する。 【構成】 弁室５の底壁面５ａに、流入通路６及び流出
通路７を開口６ａ，７ａすると共に流入通路口６ａを囲
繞する環状の弁座８を形成する。弁室５には、端面３ａ
を弁座８に押圧接触させた状態で、全閉位置と全開位置
とに亘って回転操作自在とされた弁体３が設けられてい
る。弁体端面３ａには、その回転中心を中心とする略円
弧状をなす凹溝１１が形成されている。凹溝１１は、弁
体３が全閉位置にあるときにおいては全体として弁座８
の内側領域１０ａに位置し、弁体３が全閉位置から全開
位置方向に回転変位するに従って、凹溝１１の一部１１
ａを除いて、弁座８上を通過して、弁座８上の凹溝部分
の断面積を漸次増大させつつ、弁座８の外側領域１０ａ
へと突出されるものである。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、屎尿等を処理する曝気式浄化槽，合併処理槽へのエア供給ライン等 に装備されて、エア供給量等を微調整するために使用される微流量調整弁に関す るものである。

【０００２】

【従来の技術】

従来のこの種の微流量調整弁としては、いわゆるニードル弁がよく知られてい る。すなわち、このニードル弁は、円錐状の弁体を円環状の弁座内に同心状に配 置して、弁体外周面と弁座内周面との間の環状通路から流体を通過させるように 構成されており、弁体を昇降変位つまり軸線方向に変位させて、環状通路の断面 積（以下「通路面積」という）を変化させることにより、流量調整を行いうるよ うになっている。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

ところで、上記ニードル弁にあっては、弁体が任意の昇降位置に位置するとき の通路面積Ａは、弁座に対向する弁体部分の外径ｄによって決定され、Ａ＝（Ｄ ² −ｄ² ）π／４（Ｄは弁座の内径）で与えられる。また、環状通路を通過する 流量Ｑは、理論的にはＡ・Ｖ（Ｖは環状通路に流入する流体の流速）であるが、 実際には、流体の性状（圧縮性流体であるか否か等）や流体圧力等の影響（以下 「修正条件」という）を考慮して、Ｑ＝Ｃ・Ａ・Ｖ（Ｃは修正条件によって適宜 に決定される修正係数）となる。すなわち、所定の流量Ｑを得るための通路面積 ＡはＱ／（Ｃ・Ｖ）で与えられる。

【０００４】 したがって、弁体における各断面径ｄは、ｄ＝｛Ｄ² −４Ｑ／（π・Ｃ・Ｖ） ｝^1/2 となり、かかる式を満足するように設定しておけばよいが、弁体変位に伴 ってＱ，Ｃが異なることとも相俟って、各断面径が上記のような指数式を満足す るような形状に弁体を形成しておくことは極めて困難であり、実際上不可能であ る。すなわち、ニードル弁にあっては、弁体形状を如何に工夫したとしても、正 確な流量調整はこれを到底行い得ない。

【０００５】 また、弁操作上、正確な流量調整を行うためには、流量が弁体変位に対してリ ニアな比例関係をもって変化されるようにしておくことが好ましいが、各断面径 ｄが上記した如き指数式で与えられる以上、このような要請を満足するような構 成のものを得ることは到底不可能である。

【０００６】 さらに、弁体変位に伴う通路面積の変化量ΔＡは、弁体径（環状通路を形成す る弁体部分の径）がｄからｄ−Δｄに微小変化したとすると、ΔＡ＝｛ｄ² −（ ｄ−Δｄ）² ｝π／４≒ｄ・Δｄ・π／２で与えられることから、Δｄを余程小 さくしておかない限り、微流量調整を行うことができない。例えば、弁体形状が Δｄ＝一定の円錐形状をなす場合、その円錐形状の頂角を極めて小さくしておく 必要がある。しかし、このようにすると、所定の調整幅を確保するに必要な弁体 操作量（昇降量）が大きくなるため、弁占有空間が必要以上に大きくなって、弁 使用場所が制限されたり、弁の操作性も悪くなるといった不都合を生じる。

【０００７】 このように、従来の微流量調整弁では、流量決定要因である通路面積が一つの 要素（弁体径）によって決定され、この要素と流量と関係が指数式で与えられる ことから、弁体形状を如何に工夫したとしても、微流量調整を正確に行いうるよ うに構成しておくことができないものである。

【０００８】 本考案は、このような問題を生じることなく、微流量調整を正確に行いうるよ うに構成しておくことができる微流量調整弁を提供することを目的とするもので ある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

この課題を解決した本考案の微流量調整弁は、流入通路及び流出通路を開口す ると共に、流入通路の開口面にその開口部を囲繞する環状の弁座を形成した弁室 と、弁室に、弁座に押圧接触した状態で、全閉位置と全開位置との間で回転操作 自在に設けられた弁体と、この弁体の弁座接触面に形成された凹溝と、を具備す るものである。而して、凹溝は、弁座接触面の回転中心を中心とする略円弧状を なすものであって、弁体が全閉位置にあるときにおいては全体として弁座の内側 領域に位置し、弁体が全閉位置から全開位置方向に回転変位するに従って、凹溝 の一部を除いて、弁座上を通過して、弁座上の凹溝部分の断面積を漸次増大させ つつ、弁座の外側領域へと突出されるものである。

【００１０】

【作用】

弁体が全閉位置にあるときは、凹溝が弁座の内側領域に位置して、弁座にその 全周に亘って弁体が密着して、流入通路６から流出通路７へのエア流動が阻止さ れる。そして、弁体を全開位置方向に回転させて、凹溝１１を弁座を越えて外側 領域に突出させると、弁座上の凹溝部分により弁座の内側領域間が連通されて、 流入通路から流出通路に流体が流出される。更に、弁体を回転させていくと、連 通部分１１ｄの断面積が増大していき、これに伴って流入通路６から流出通路７ への流量も増大されていく。

【００１１】

【実施例】

以下、本考案の構成を図１〜図１１に示す実施例に基づいて具体的に説明する 。この実施例は、屎尿等を処理する曝気式浄化槽，合併処理槽へのエア供給ライ ンに装備されて、槽へのエア供給量を微調整するための微流量調整弁に、本考案 を適用した例に係る。

【００１２】 すなわち、この実施例の微流量調整弁は、図１に示す如く、弁箱１と蓋体２と 弁体３と操作ハンドル４とを具備してなる。

【００１３】 弁箱１には、図１に示す如く、弁室５並びに流入通路６及び流出通路７が形成 されている。

【００１４】 弁室５は横断面円形のもので、図１に示す如く、蓋体２により閉塞されている 。この弁室５の底壁面５ａには、流入通路６及び流出通路７が開口６ａ，７ａさ れている。この流入通路口６ａ及び流出通路口７ａは、図４〜図６に示す如く、 弁室５の軸線Ｏを中心とする略半円形状をなしており、弁室壁面５ａ上において 直線状の境界部分５ｂを挟んで対向配置されている。なお、境界部分５ｂは軸線 Ｏより流出通路口７ａ側に偏倚されている。

【００１５】 また、流入通路６の開口面たる弁室壁面５ａには、流入通路の開口部６ａを囲 繞する環状の弁座８が形成されている。すなわち、図１〜図６に示す如く、弁室 壁面５ａに流入通路口６ａの周縁に沿って環状の凹溝５ｃを形成し、この凹溝５ ｃにＯリングを嵌合させてあり、このＯリングの弁室壁面５ａ上に突出する部分 でもって弁座８に構成してある。なお、弁座８は、軸線Ｏを中心とする円弧状部 分８ａと前記境界部分５ｂを通過する直線状部分８ｂとからなるが、この実施例 では、円弧状部分８ａの半径Ｒを１４ｍｍに設定し、直線状部分８ｂの軸線Ｏか らの距離Ｌを６．５ｍｍに設定してある（図４参照）。

【００１６】 弁体３は、図１〜図６に示す如く、端面３ａを弁室壁面５ａより若干小径の円 形としたもので、弁室５の軸線Ｏ回りで蓋体２に回転自在に支持されている。こ の弁体３は、蓋体２から突出する弁体３部分に取り付けた操作ハンドル４により 、弁体端面３ａを弁座８に押圧接触させた状態で、全閉位置（図１，図４に示す 位置）と全開位置（図３，図６に示す位置）とに亘って回転操作されるようにな っている。

【００１７】 ところで、操作ハンドル４の回転操作量は、図１〜図３及び図１０に示す如く 、ハンドル４に形成したストッパ４ａが蓋体２に形成せる円弧状切欠部２ａの両 端部に衝合係止されることによって、一定に規制されている。すなわち、ストッ パ４ａが切欠部２ａの一端部２ｂに衝合係止された状態（図１及び図１０に示す 状態）では、弁体３が全閉位置に位置され、またストッパ４ａが切欠部２ａの他 端部２ｃに衝合係止された状態では、弁体３が全開位置に位置されるようになっ ている。また、操作ハンドル４つまり弁体３の回転位置は、図１０に示す如く、 ハンドル４に形成した指針突起４ｂと蓋体２の表面に刻設した目盛２ｃとによっ て、視認検知しうるようになっている。なお、この実施例では操作ハンドル４の 回転操作量つまり弁体３の全閉位置から全閉位置までの最大回転量は、２２５° に設定されている。

【００１８】 而して、弁体３の弁座接触面である弁体端面３ａには、図１〜図９に示す如く 、軸線Ｏを中心とする略円弧形状をなし、弁体４の回転変位に伴って、弁座８の 直線状部８ｂを通過して該弁座８の内側領域１０ａと外側領域１０ｂとに亘って 出没する凹溝１１が形成されている。すなわち、この凹溝１１は、図４〜図８に 示す如く、弁体端面３ａの回転中心Ｏを中心とする円形状をなして内側領域１０ ａに位置する固定部分１１ａと、固定部分１１ａから扇状をなして径方向に延び る第１可動部分１１ｂと、第１可動部分１１ｂから周方向に円弧状をなして延び る第２可動部分１１ｃとからなり、弁体３が全閉位置にあるときは、全体として 内側領域１０ａに位置し、弁体３が全閉位置から全開位置方向へと回転変位する に従って、固定部分１１ａを除いて、第２可動部分１１ｃ更に第１可動部分１１ ｂが弁座８の直線状部分８ｂを通過して前記外側領域１０ｂへと順次突出される ように構成されている。したがって、弁体３が全閉位置に位置にあるときは、弁 体端面３ａと弁座８との接触シール作用により内外側領域１０ａ，１０ｂが遮断 されて、流入通路６から流出通路７へのエア流動が阻止されることになり（図１ ，図４参照）、弁体３が全閉位置以外の回転位置にあるときは、弁座８の直線状 部分８ｂ上の凹溝部分である連通部分１１ｄを介して両領域１０ａ，１０ｂが連 通され、流入通路６から流出通路７へのエア流動が許容されることになる（図１ ，図２，図５，図６参照）。

【００１９】 この凹溝１１の形状は、弁体３の全閉位置からの回転量θが増大するに従って 、流入通路６から連通部分１１ｄを介して流出通路７へと流出する流量が弁体回 転量とリニアな比例関係で漸次増大されるように、つまり弁体３の任意回転位置 における流量ＱがＫ・θ（Ｋは比例定数）で与えられるように、設定されている 。

【００２０】 すなわち、弁体３の任意回転位置における連通部分１１ｄの断面積Ａは、連通 部分１１ｄの溝幅（弁座８の直線状部分８ｂ上の開口幅）Ｗと溝深さＨとによっ て決定され、Ａ＝Ｗ・Ｈとなる。一方、流入通路６から連通部分１１ｄを通過し て流出通路７に供給されるエア流量Ｑは、断面積Ａと流入通路６から連通部分１ １ｄに流入するエア流速Ｖと修正条件に応じて定められた修正係数Ｃとによって 決定され、Ｑ＝Ｃ・Ａ・Ｖとなる。したがって、凹溝１１の形状は、弁体３の各 回転位置においてＱ＝Ｋ・θ，Ａ＝Ｗ・Ｈ，Ｑ＝Ｃ・Ａ・Ｖの３式を満足するよ うに、つまり連通部分１１ｄの溝幅Ｗ及び溝深さＨがＷ・Ｈ＝Ｋ・θ／Ｃ・Ｖと なるように設定されている。このような設定は、ＷとＨとを各別に独立して設定 できること、その条件式が冒頭で述べた如き指数式ではなく、簡単な乗除式にす ぎないことから、容易に且つ正確に行うことができる。

【００２１】 この実施例では、凹溝１１の形状を、流量が弁体回転量と図１１に示す如き比 例関係を有して微調整されるように設定してある。すなわち、連通部分１１ｄの 溝幅Ｗを決定する、弁座８を通過しうる可動部分１１ｂ，１１ｃの平面形状につ いては、図６に示す如く、両可動部分１１ｂ，１１ｃの外周縁形状を、回転中心 Ｏを中心とする半径Ｒ₁ （＝１１．５ｍｍ）の円弧形状とし、第２可動部分１１ ｃの内周縁形状を、回転中心Ｏから一定距離Ｌ₁ （＝４．５ｍｍ）偏倚した点Ｏ ₁ を中心とする半径Ｒ₂ （＝１０ｍｍ）の円弧形状とし、第２可動部分１１ｃの 先端を、点Ｏを通過して線分Ｏ−Ｏ₁ に直交する直径線に対して点Ｏ₁ 方向に一 定距離Ｌ₂ （＝４．５ｍｍ）偏倚する位置に位置させ、第１可動部分１１ｂの外 側端縁１２を、固定部分１１ａ（回転中心Ｏを中心とする半径Ｒ₃ （＝３ｍｍ） の円形状とされている）の外周に接して上記直径線と平行に延びる直線とし、第 １可動部分１１ｂの内側端縁つまり第２可動部分１１ｃとの境界線１３を、第１ 可動部分１１ｂの外側端縁１２から一定距離Ｌ₃ （＝１０ｍｍ）離れた位置にお いて、半径Ｒ₁ の円弧と交差させてある。また、連通部分１１ｄの溝深さＨを決 定する各可動部分１１ｂ，１１ｃの溝深さについては、図１〜図３及び図８に示 す如く、第１可動部分１１ｂの深さＨ₁ を９ｍｍとし、第２可動部分１１ｃの深 さを、その先端から境界線１３上の基端へと漸次深くなるようにしてある（先端 の深さＨ₂ は０．８ｍｍであり、基端の深さＨ₃ は２．５ｍｍである）。なお、 固定部分１１ａは、図１に示す如く、弁体３の軽量化等を図ることもあって、軸 線方向に大きく陥没させてある。

【００２２】 なお、この実施例では、Ｏリングを除いて、全構成部材をＰＶＣ等のプラスチ ック材で成形してある。

【００２３】 以上のように構成された微流量調整弁によれば、弁体３が全閉位置にあるとき は、凹溝１１が弁座５の内側領域１０ａに位置して、弁座３にその全周に亘って 弁体端面３ａが密着して、流入通路６から流出通路７へのエア流動が阻止される （図１，図４参照）。

【００２４】 そして、操作ハンドル４により弁体３を全開位置方向に回転させて、凹溝１１ の第２可動部分１１ｃの先端部を弁座８の直線状部分８ｂを越えて外側領域１０ ｂに突出させると、直線状部分８ｂ上の連通部分１１ｄを介して両領域１０ａ， １０ｂが連通されて、流入通路６から流出通路７へのエア流動が開始される（図 ２，図５参照）。

【００２５】 この状態から、ハンドル４を操作して、弁体３の回転量θを増大させていくと 、第２可動部分１１ｃの外側領域１０ｂへの突出量が増大していき、更には第１ 可動部分１１ｂも外側領域１０ｂへと突出していく。すなわち、直線状部分８ｂ 上の連通部分１１ｄの断面積が増大していき、これに伴って、流入通路６から流 出通路７へのエア流動量も増大されていく。

【００２６】 そして、弁体３が全開位置に位置されたときには、両可動部分１１ｂ，１１ｃ が弁座８の直線状部分８ａを略全面的に開放して、連通部分１１ｄの断面積が最 大となり、流入通路６から流出通路７へのエア流動量が最大となる（図３，図６ 参照）。

【００２７】 このとき、凹溝１１の形状が前記した如く設定されているから、エア流量は、 弁体３の回転操作により正確に微調整されることになる（図１１参照）。

【００２８】 なお、本考案は上記実施例に限定されるものではなく、本考案の基本原理を逸 脱しない範囲内において適宜に改良・変更することができる。例えば、凹溝１１ の形状（特に、可動部分１１ｂ，１１ｃの溝深さ等の形状）は、前記Ｗ・Ｈ＝Ｋ ・θ／Ｃ・Ｖの条件を満足する限りにおいて、最大流量等の使用条件に応じて任 意に設定することができる。また、弁座８は、Ｏリングによって構成せず、流入 通路６の開口面５ａに一体形成しておいてもよい。また、通路６，７は、同一の 弁壁面５ａに開口させず、異なる弁室壁面に開口させておくようにすることも可 能である。勿論、本考案の微流量調整弁は、エアの如き圧縮性流体のみならず、 油等の非圧縮性流体を微調整させる場合にも適用できる。

【００２９】

【考案の効果】

以上の説明から明らかなように、本考案によれば、流量決定要因である弁座上 の凹溝部分の断面積が、独立して各別に設定できる二つの要素（上記凹溝部分の 幅及び深さ）によって決定されること、この二つの要素と流量との関係が乗除式 によって与えられることから、所望する流量調整条件に適合し且つ流量調整を弁 体操作量に応じて正確に行いうる微流量調整弁を提供することができる。また、 本考案の微流量調整弁にあっては、弁体を回転操作することから、流量調整幅を 如何に設定しようとも、弁体を昇降操作させる場合のような弁占有空間，操作性 についての不都合を生じることがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係る微流量調整弁の一実施例を示した
もので、弁体が全閉位置に位置された状態を示す縦断正
面図である。

【図２】弁体が全閉位置から全開位置方向に所定量変位
された状態を示す図１相当図である。

【図３】弁体が全開位置に位置された状態を示す図１相
当図である。

【図４】図１のIV−IV線に沿う横断平面図である。

【図５】図１のＶ−Ｖ線に沿う横断平面図である。

【図６】図１のVI−VI線に沿う横断平面図である。

【図７】弁体の底面図である。

【図８】弁体の斜視図である。

【図９】図７のIX−IX線に沿う展開断面図である。

【図１０】微流量調整弁の平面図である。

【図１１】流量と弁体操作量との関係を示すグラフであ
る。

【符号の説明】

３…弁体、３ａ…弁体端面（弁座接触面）、５…弁室、
５ａ…弁室の底壁面（流入通路の開口面）、６…流入通
路、６ａ…流入通路の開口部、７…流出通路、８…弁
座、１０ａ…弁座の内側領域、１０ｂ…弁座の外側領
域、１１…凹溝、１１ａ…固定部分（凹溝の一部）、１
１ｄ…連通部分（弁座上の凹溝部分）、Ｏ…回転中心。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 流入通路及び流出通路を開口すると共
   に、流入通路の開口面にその開口部を囲繞する環状の弁
   座を形成した弁室と、弁室に、弁座に押圧接触した状態
   で、全閉位置と全開位置との間で回転操作自在に設けら
   れた弁体と、この弁体の弁座接触面に形成された凹溝
   と、を具備しており、凹溝が、弁座接触面の回転中心を
   中心とする略円弧状をなすものであって、弁体が全閉位
   置にあるときにおいては全体として弁座の内側領域に位
   置し、弁体が全閉位置から全開位置方向に回転変位する
   に従って、凹溝の一部を除いて、弁座上を通過して、弁
   座上の凹溝部分の断面積を漸次増大させつつ、弁座の外
   側領域へと突出されるものであることを特徴とする微流
   量調整弁。